JP2009088984A - 受信装置、無線通信端末、無線基地局及び受信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のパイロット信号が時間方向及び周波数方向に分散して配置される場合でも、雑音電力を精度良く算出することによって、より正確にＳＮＲを推定する。
【解決手段】受信装置１０は、時間方向及び周波数方向に分散して配置された第１〜第４パイロット信号のそれぞれについて、無線信号の伝搬路の特性を推定した伝搬路推定情報を算出する伝搬路推定部１３０と、第１及び第４パイロット信号のそれぞれの伝搬路推定情報を用いて、第１及び第４パイロット信号を結ぶ線と、第２及び第３パイロット信号を結ぶ線とが交差する交差部分の伝搬路推定情報を補間し、第２及び第３パイロット信号のそれぞれの伝搬路推定情報を用いて交差部分の伝搬路推定情報を補間し、補間された２つの伝搬路推定情報の差分に基づいて、無線信号の雑音電力を算出するＳＮＲ推定部１５０とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、時間方向及び周波数方向に分散して配置された複数の既知信号を有する無線信号を受信する受信装置、無線通信端末、無線基地局及び受信方法に関する。

従来、無線通信システムにおいて、受信装置が送信装置から受信した無線信号の受信品質を示す尺度の１つとして、信号対雑音電力比（ＳＮＲ）が広く利用されている。

無線通信システムにおいては、無線信号の振幅や位相は、雑音の影響に加え、無線伝搬路の特性（例えば、周波数応答特性）によっても変動する。このため、ＳＮＲを精度良く測定するためには、伝搬路の特性による無線信号の変動分を除外して、雑音電力を算出することが重要である。

また、多数のサブキャリアを使用するマルチキャリア方式に適用されるＳＮＲの測定技術として、次のような手法が提案されている（特許文献１参照）。

特許文献１に記載の受信装置は、送信装置から無線伝搬路を介して無線信号を受信し、受信した無線信号に含まれる第１既知信号及び第２既知信号を用いてＳＮＲを推定する。ここで、第１既知信号及び第２既知信号は、信号パターン（例えば、Ｍ系列やウォルシュ系列等）が受信装置において既知の信号である。また、第２既知信号は、時間方向において第１既知信号の後に連続して配置される。

特許文献１に記載の受信装置は、第１既知信号について伝搬路の特性を推定した伝搬路推定情報を算出し、算出した伝搬路推定情報と第２既知信号とを乗算する。そして、伝搬路推定情報が乗算された第２既知信号と、伝搬路推定情報が乗算される前の第２既知信号との差に基づいて雑音電力が算出される。
特許第３４５５７７３号公報（［請求項１］、第３図）

ところで、マルチキャリア方式では、複数の既知信号が、時間方向において必ずしも連続せず、時間方向及び周波数方向に分散して配置されることがある。

特許文献１に記載の手法では、第１既知信号及び第２既知信号が時間方向において分散して配置される場合、第１既知信号を受信した時点の伝搬路の特性と、第２既知信号を受信した時点の伝搬路の特性とが異なることがある。

ここで、特許文献１に記載の手法は、第１既知信号に対応する伝搬路推定情報と第２既知信号に対応する伝搬路推定情報とが等しいことを前提としている。したがって、第１既知信号及び第２既知信号が時間方向において分散して配置されると、上記の前提が崩れ、雑音電力を精度良く算出することができない恐れがあった。

そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、複数の既知信号が時間方向及び周波数方向に分散して配置される場合でも、雑音電力を精度良く算出することによって、より正確にＳＮＲを推定可能な受信装置、無線通信端末、無線基地局及び受信方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の特徴は、時間方向及び周波数方向に分散して配置された第１既知信号（パイロット信号Ｐ１）、第２既知信号（パイロット信号Ｐ２）、第３既知信号（パイロット信号Ｐ３）及び第４既知信号（パイロット信号Ｐ４）を有する無線信号を受信する受信装置（受信装置１０）であって、前記第１既知信号、前記第２既知信号、前記第３既知信号及び前記第４既知信号のそれぞれについて、前記無線信号の伝搬路の特性を推定した伝搬路推定情報（伝搬路推定値ｈ＾１（ｎ）〜ｈ＾４（ｎ））を算出する推定情報算出部（伝搬路推定部１３０）と、前記第１既知信号及び前記第４既知信号のそれぞれの伝搬路推定情報（伝搬路推定値ｈ＾１（ｎ）及びｈ＾４（ｎ））を用いて、前記第１既知信号及び前記第４既知信号を結ぶ線と、前記第２既知信号及び前記第３既知信号を結ぶ線とが交差する交差部分の伝搬路推定情報を補間する第１補間部（第１補間部１５１）と、前記第２既知信号及び前記第３既知信号のそれぞれの伝搬路推定情報（伝搬路推定値ｈ＾２（ｎ）及びｈ＾３（ｎ））を用いて、前記交差部分の伝搬路推定情報を補間する第２補間部（第２補間部１５２）と、前記第１補間部によって補間された伝搬路推定情報（伝搬路推定値ｈ＾０_１−４（ｎ））と、前記第２補間部によって補間された伝搬路推定情報（伝搬路推定値ｈ＾０_２−３（ｎ））との差分に基づいて、前記無線信号の雑音電力を算出する雑音電力算出部（雑音電力算出部１５４）とを備えることを要旨とする。

このような特徴によれば、上記交差部分における伝搬路の特性が等しいことを利用して、伝搬路の特性による無線信号の変動分を除外して、雑音電力を算出することが可能となる。したがって、複数の既知信号が時間方向及び周波数方向に分散して配置される場合でも、雑音電力を精度良く算出することによって、より正確にＳＮＲを推定可能な受信装置を提供することができる。

本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記無線信号に雑音が含まれない場合、前記第１補間部によって補間された伝搬路推定情報と、前記第２補間部によって補間された伝搬路推定情報とは一致することを要旨とする。

本発明の第３の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記推定情報算出部は、最小二乗法（ＬＳ法）に基づき、前記第１既知信号、前記第２既知信号、前記第３既知信号及び前記第４既知信号を予め定められた参照信号と比較することによって、前記第１既知信号、前記第２既知信号、前記第３既知信号及び前記第４既知信号のそれぞれについて伝搬路推定情報を算出することを要旨とする。

本発明の第４の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記第１既知信号、前記第２既知信号、前記第３既知信号及び前記第４既知信号のそれぞれの伝搬路推定情報を用いて、前記交差部分の伝搬路推定情報を補間する第３補間部（第３補間部１５３）と、前記第３補間部によって補間された伝搬路推定情報（伝搬路推定値ｈ＾０（ｎ））と、前記雑音電力算出部によって算出された前記雑音電力とを用いて、前記無線信号の信号電力を算出する信号電力算出部（信号電力算出部１５５）とをさらに備えることを要旨とする。

本発明の第５の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記信号電力算出部によって算出された前記信号電力と、前記雑音電力算出部によって算出された前記雑音電力とを用いて、前記無線信号の信号対雑音電力比を算出するＳＮＲ算出部（ＳＮＲ算出部１５６）をさらに備えることを要旨とする。

本発明の第６の特徴は、本発明の第１の特徴〜第５の特徴のいずれかに係る受信装置を備える無線通信端末（無線通信端末２００）であることを要旨とする。

本発明の第７の特徴は、本発明の第１の特徴〜第５の特徴のいずれかに係る受信装置を備える無線基地局（無線基地局１００）であることを要旨とする。

本発明の第８の特徴は、時間方向及び周波数方向に分散して配置された第１既知信号、第２既知信号、第３既知信号及び第４既知信号を有する無線信号を受信する受信方法であって、前記第１既知信号、前記第２既知信号、前記第３既知信号及び前記第４既知信号のそれぞれについて、前記無線信号の伝搬路の特性を推定した伝搬路推定情報を算出するステップ（ステップＳ１０４）と、前記第１既知信号及び前記第４既知信号のそれぞれの伝搬路推定情報を用いて、前記第１既知信号及び前記第４既知信号を結ぶ線と、前記第２既知信号及び前記第３既知信号を結ぶ線とが交差する交差部分の伝搬路推定情報を補間するステップ（ステップＳ１０６）と、前記第２既知信号及び前記第３既知信号のそれぞれの伝搬路推定情報を用いて、前記交差部分の伝搬路推定情報を補間するステップ（ステップＳ１０６）と、前記第１既知信号及び前記第４既知信号のそれぞれの伝搬路推定情報を用いて補間された伝搬路推定情報と、前記第２既知信号及び前記第３既知信号のそれぞれの伝搬路推定情報を用いて補間された伝搬路推定情報との差分に基づいて、前記無線信号の雑音電力を算出するステップ（ステップＳ１０９）とを備えることを要旨とする。

本発明によれば、複数の既知信号が時間方向及び周波数方向に分散して配置される場合でも、雑音電力を精度良く算出することによって、より正確にＳＮＲを推定可能な受信装置、無線通信端末、無線基地局及び受信方法を提供することができる。

次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の実施形態における図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。

以下においては、（１）無線通信システムの概略構成、（２）受信装置の構成、（３）受信装置の動作、（４）作用・効果、（５）その他の実施形態について説明する。

（１）無線通信システムの概略構成
まず、本実施形態に係る無線通信システムの概略構成について説明する。図１は、本実施形態に係る無線通信システム１の全体概略構成図である。

図１に示すように、無線通信システム１は、無線基地局１００及び無線通信端末２００を有する。無線通信システム１では、複数のサブキャリアによって無線信号ＲＳが構成される、いわゆるマルチキャリア方式が採用されている。

具体的には、無線通信システム１では、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）方式が採用されている。すなわち、無線信号ＲＳは、ＯＦＤＭに従って構成される。

ＯＦＤＭシステムは広帯域で用いられることを前提にされている。ＯＦＤＭの特徴としては、シングルキャリア方式に比べて１シンボルあたりの時間が長いことが挙げられる。これはマルチパス環境において優位に作用するが、その分、伝搬路におけるシンボル毎の時間変動が相対的に大きくなることを意味している。つまり、広い周波数、および長い時間領域においては、周波数選択性やドップラー周波数の影響で周波数及び時間の双方で変動が生じる。

本実施形態において、無線通信システム１には、ＳＮＲに応じてサブキャリアを動的に割り当てる動的チャネル割り当て（ＤＣＡ）や、ＳＮＲに応じて変調方式を選択する適応変調が導入されている。適応変調では、ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）や２４ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）などの複数の変調方式から適切な変調方式が選択される。このため、無線基地局１００及び無線通信端末２００は、ＳＮＲを定期的に測定している。

図２は、無線通信システム１の上り方向又は下り方向に用いられる通信フレーム、すなわち、上りサブフレーム又は下りサブフレームの構成を示すフレーム構成図である。

無線通信端末２００は、サブフレーム内に１以上のクラスタ（時間方向と周波数方向に一定数のシンボルを持つ通信単位）を割り当てられ、クラスタ単位で通信を行っている。クラスタ内には、４つ以上の既知シンボル（以下、パイロット信号）が時間方向及び周波数方向に分散して配置されている。本実施形態では、４つのパイロット信号Ｐ１〜Ｐ４が、クラスタの四隅に配置されている。

無線基地局１００及び無線通信端末２００は、受信したパイロット信号を用いて、無線伝搬路の特性（例えば、周波数応答特性）を推定した伝搬路推定値を算出する。そして、無線基地局１００及び無線通信端末２００は、算出した伝搬路推定値を用いて、データ信号（データシンボル）を等化する。

具体的には、無線基地局１００及び無線通信端末２００は、最小二乗（ＬＳ）法を用いて、パイロット信号についての伝搬路推定値を算出する。このため、伝搬路推定値は、無線伝搬路の特性のみを反映した値ではなく、雑音成分をも反映した値となっている。

無線基地局１００及び無線通信端末２００は、データ信号についての伝搬路推定値を、パイロット信号についての伝搬路推定値を２次元（周波数/時間）補間（１次、２次、スプライン補間など）することで推定する。

（２）受信装置の構成
次に、図３〜図５を参照して、無線基地局１００及び無線通信端末２００に設けられる受信装置１０の構成について説明する。なお、以下においては、本発明に関連する点について主に説明する。

（２．１）受信装置の機能ブロック構成
図３は、受信装置１０の機能ブロック構成図である。図３に示すように、受信装置１０は、シリアル-パラレル変換部（以下、Ｓ／Ｐ部）１１０、フーリエ変換部１２０、伝搬路推定部１３０、等化部１４０、ＳＮＲ推定部１５０、パラレル-シリアル変換部（以下、Ｐ／Ｓ部）１６０、及び復調部１７０を有する。

Ｓ／Ｐ部１１０には、図示を省略するアンテナ及びＲＦ部などから受信信号が入力される。Ｓ／Ｐ部１１０は、入力された受信信号をシリアル-パラレル変換する。Ｓ／Ｐ部１１０から出力される各パラレル信号は例えばサブキャリアに対応している。

フーリエ変換部１２０は、シリアル-パラレル変換後の受信信号をＦＦＴ又はＤＦＴすることによって、時間領域の受信信号を周波数領域に変換する。

伝搬路推定部１３０には、周波数領域に変換された受信信号が入力される。伝搬路推定部１３０は、ＬＳ法により伝搬路推定値を算出する。具体的には、伝搬路推定部１３０は、パイロット信号と同等の信号系列である参照信号を記憶しており、パイロット信号と参照信号とを比較することによって伝搬路推定値を算出する。

本実施形態では、伝搬路推定部１３０は、パイロット信号Ｐ１、パイロット信号Ｐ２、パイロット信号Ｐ３及びパイロット信号Ｐ４のそれぞれについて、クラスタ毎に、無線信号ＲＳの伝搬路の特性を推定した伝搬路推定値ｈ＾１（ｎ）〜ｈ＾４（ｎ）を算出する（ｎ；クラスタ番号）。

等化部１４０には、周波数領域に変換された受信信号が入力される。等化部１４０は、伝搬路推定部１３０によって算出された伝搬路推定値を用いて、受信信号に対してチャネル等化を行う。具体的には、等化部１４０は、伝搬路において無線信号ＲＳの位相や振幅に生じた歪みを補正することによって、送信側において送信された信号系列を再生する。

Ｐ／Ｓ部１６０は、補正後の受信信号をパラレル-シリアル変換する。復調部１７０は、Ｐ／Ｓ部１６０の出力信号を用いて、送信側において送信された信号系列を復調する。

ＳＮＲ推定部１５０には、伝搬路推定部１３０によって算出された伝搬路推定値が入力される。ＳＮＲ推定部１５０は、伝搬路推定値を用いて、無線信号ＲＳ（受信信号）のＳＮＲを推定する。

（２．２）ＳＮＲ推定部の機能ブロック構成
次に、ＳＮＲ推定部１５０の機能ブロック構成について説明する。図４は、ＳＮＲ推定部１５０の機能ブロック構成図である。

図４に示すように、ＳＮＲ推定部１５０は、第１補間部１５１、第２補間部１５２、第３補間部１５３、雑音電力算出部１５４、信号電力算出部１５５、及びＳＮＲ算出部１５６を有する。

第１補間部１５１は、パイロット信号Ｐ１及びパイロット信号Ｐ４のそれぞれの伝搬路推定値ｈ＾１（ｎ）及びｈ＾４（ｎ）を用いて、パイロット信号Ｐ１及びパイロット信号Ｐ４を結ぶ線と、パイロット信号Ｐ２及びパイロット信号Ｐ３を結ぶ線とが交差する交差部分Ｃ（図５参照）の伝搬路推定値ｈ＾０_１−４（ｎ）を１次線形補間する。

第２補間部１５２は、パイロット信号Ｐ２及びパイロット信号Ｐ３のそれぞれの伝搬路推定値ｈ＾２（ｎ）及びｈ＾３（ｎ）を用いて、交差部分Ｃの伝搬路推定値ｈ＾０_２−３（ｎ）を１次線形補間する。

第３補間部１５３は、パイロット信号Ｐ１、パイロット信号Ｐ２、パイロット信号Ｐ３及びパイロット信号Ｐ４のそれぞれの伝搬路推定値ｈ＾１（ｎ）〜ｈ＾４（ｎ）を用いて、交差部分Ｃの伝搬路推定値ｈ＾０（ｎ）を１次線形補間する。

雑音電力算出部１５４は、第１補間部１５１によって補間された伝搬路推定値ｈ＾０_１−４（ｎ）と、第２補間部１５２によって補間された伝搬路推定値ｈ＾０_２−３（ｎ）との差分に基づいて、無線信号ＲＳの雑音電力Ｐ＾ｎを算出する。

信号電力算出部１５５は、第３補間部１５３によって補間された伝搬路推定値ｈ＾０（ｎ）と、雑音電力算出部１５４によって算出された雑音電力Ｐ＾ｎとを用いて、無線信号ＲＳの信号電力を算出する。

具体的には、信号電力算出部１５５は、伝搬路推定値ｈ＾０（ｎ）から信号電力＋準雑音電力を推定し（準雑音電力は雑音電力を定数倍したもの）、雑音電力Ｐ＾ｎと信号電力＋準雑音電力との差分に基づいて信号電力を算出する。

ＳＮＲ算出部１５６は、信号電力算出部１５５によって算出された信号電力と、雑音電力算出部１５４によって算出された雑音電力Ｐ＾ｎとを用いて、無線信号ＲＳのＳＮＲを算出する。すなわち、ＳＮＲ算出部１５６は、雑音電力Ｐ＾ｎに対する信号電力の比をＳＮＲとして算出する。

（２．３）伝搬路推定値の算出処理
次に、図５を用いて、伝搬路推定部１３０によって実行される伝搬路推定値の算出処理について説明する。

伝搬路推定部１３０は、図５に示すパイロット信号Ｐ１〜Ｐ４のそれぞれの伝搬路推定値ｈ＾１（ｎ）〜ｈ＾４（ｎ）を算出する。ここで、ＬＳ法による伝搬路推定値ｈ＾１（ｎ）〜ｈ＾４（ｎ）は、伝搬路の特性のみを反映した値ではなく、雑音も反映されている。

パイロット信号Ｐ１を“ｒ１（ｎ）”、送信信号（すなわち、参照信号）を“ｓ１（ｎ）”とすると、パイロット信号Ｐ１に対応する伝搬路推定値ｈ＾１（ｎ）は、式（１）により算出される。

また、パイロット信号Ｐ１に対応する伝搬路の特性を“ｈ１（ｎ）”、パイロット信号Ｐ１に対応する雑音を“ｎ１（ｎ）”とすると、式（２）が成り立つ。

式（２）に示すように、受信装置１０が受信する受信信号は、送信側において送信された信号が伝搬路変動を受けた後に、雑音が付加されたものを想定している。

式（２）を式（１）に代入すると式（３）になる。

同様に、パイロット信号Ｐ２を“ｒ２（ｎ）”、送信信号（すなわち、参照信号）を“ｓ２（ｎ）”とすると、パイロット信号Ｐ２に対応する伝搬路の特性を“ｈ２（ｎ）”、パイロット信号Ｐ２に対応する雑音を“ｎ２（ｎ）”とすると、パイロット信号Ｐ２に対応する伝搬路推定値ｈ＾２（ｎ）は、式（４）によって表現される。

また、パイロット信号Ｐ３を“ｒ３（ｎ）”、送信信号（すなわち、参照信号）を“ｓ３（ｎ）”とすると、パイロット信号Ｐ３に対応する伝搬路の特性を“ｈ３（ｎ）”、パイロット信号Ｐ３に対応する雑音を“ｎ３（ｎ）”とすると、パイロット信号Ｐ３に対応する伝搬路推定値ｈ＾３（ｎ）は、式（５）によって表現される。

さらに、パイロット信号Ｐ４を“ｒ４（ｎ）”、送信信号（すなわち、参照信号）を“ｓ４（ｎ）”とすると、パイロット信号Ｐ４に対応する伝搬路の特性を“ｈ４（ｎ）”、パイロット信号Ｐ４に対応する雑音を“ｎ４（ｎ）”とすると、パイロット信号Ｐ４に対応する伝搬路推定値ｈ＾４（ｎ）は、式（６）によって表現される。

（２．４）ＳＮＲの算出処理
引き続き図５を用いて、ＳＮＲ推定部１５０によって実行されるＳＮＲの算出処理について説明する。

ＳＮＲ推定部１５０は、２つのパイロット信号を結ぶ線が交差する交差部分Ｃ（図３の例では、データ信号Ｄ１の位置）に対してＳＮＲの推定を行う。

まず、ＳＮＲ推定部１５０は、パイロット信号Ｐ１〜Ｐ４のそれぞれの伝搬路推定値ｈ＾１（ｎ）〜ｈ＾４（ｎ）を用いて、式（７）に示すように、交差部分Ｃにおける伝搬路推定値ｈ＾０（ｎ）を算出する。伝搬路推定値ｈ＾０（ｎ）は、信号電力+準雑音電力の推定に使用される。

式（３）〜式（６）を式（７）に代入すると式（８）になる。

次に、ＳＮＲ推定部１５０は、クラスタ（ｎ）において対角に位置しているパイロット信号Ｐ１及びＰ４による伝搬路推定値ｈ＾１（ｎ）及びｈ＾４（ｎ）を用い、式（９）に示すように、１次線形補間によって中央部分の伝搬路推定値ｈ＾０_１−４（ｎ）を算出する。

同様に、ＳＮＲ推定部１５０は、クラスタ（ｎ）において対角に位置しているパイロット信号Ｐ２及びＰ３による伝搬路推定値ｈ＾２（ｎ）及びｈ＾３（ｎ）を用い、式（１０）に示すように、１次線形補間によって中央部分の伝搬路推定値ｈ＾０_２−３（ｎ）を算出する。

伝搬路推定値ｈ＾０_１−４及びｈ＾０_２−３は、雑音電力Ｐ＾ｎの推定に使用される。すなわち、伝搬路推定値ｈ＾０_１−４及びｈ＾０_２−３の差分は、当該交差部分Ｃにおける雑音成分を示している。

次に、ＳＮＲ推定部１５０は、信号電力を推定するために、式（１１）に示すように、ユーザ（無線通信端末２００）に割り当てられている全クラスタについて、交差部分Ｃの伝搬路推定値ｈ＾０（ｎ）の絶対値の２乗の集合平均を算出する。

ここで、<・>は、当該ユーザに割り当てられた全クラスタによる集合平均を意味する。なお、式（１１）においては、(h1(n)+h4(n))/2 = (h2(n)+h3(n))/2 = h0(n)であることが前提となる。

また、式（１１）において、

である。式（１１）におけるＰ＾ｎは、準雑音電力に相当する。

また、ＳＮＲ推定部１５０が推定すべき交差部分ＣのＳＮＲは、受信信号のうちの、信号成分の電力と、雑音成分の電力との比である。具体的には、交差部分Ｃの伝搬路の特性を“ｈ０（ｎ）”、交差部分Ｃの送信信号（すなわち、参照信号）を“ｓ０（ｎ）”、交差部分Ｃの雑音を“ｎ０（ｎ）”とすると、信号成分はｈ０（ｎ）ｓ０（ｎ）であり、雑音成分はｎ０（ｎ）である。

ユーザ（無線通信端末２００）に割り当てられている全クラスタについて、交差部分ＣのＳＮＲの絶対値の２乗の集合平均は、式（１３）のようになる。

次に、雑音電力Ｐ＾ｎを推定するために、式（１４）に示すように、式（９）及び式（１０）で表される交差部分Ｃの伝搬路推定値の差の絶対値の２乗の集合平均を算出する。

ここで、伝搬路推定値ｈ＾０_１−４（ｎ）及び伝搬路推定値ｈ＾０_２−３（ｎ）において、交差部分Ｃの伝搬路の特性が等しいと見なせることから、式（１５）が成り立つ。なお、式（１５）においては、式（１１）と同様に、(h1(n)+h4(n))/2 = (h2(n)+h3(n))/2 = h0(n)であることが前提となる。

したがって、式（１４）は、次の式（１６）のようになる。

以上より、ＳＮＲは、式（１７）に示すように、信号電力を式（１１）−式（１６）／４、雑音電力Ｐ＾ｎを式（１６）とすることで推定される。

したがって、ＳＮＲ推定部１５０は、式（１７）よりＳＮＲを推定することができる。

（３）受信装置の動作
次に、図６に示すフローチャートを用いて、受信装置１０の動作について説明する。

ステップＳ１０１において、Ｓ／Ｐ部１１０は、アンテナ及びＲＦ部などで増幅及びダウンコンバートされた受信信号をシリアル-パラレル変換する。

ステップＳ１０２において、ＦＦＴ又はＤＦＴによって時間領域の受信信号を周波数領域に変換する。

ステップＳ１０３において、無線通信端末２００に割り当てられたクラスタ毎の処理が開始する。

ステップＳ１０４において、伝搬路推定部１３０は、式（３）〜式（６）に従って伝搬路推定値ｈ＾１（ｎ）〜ｈ＾４（ｎ）を算出する。

ステップＳ１０５において、第３補間部１５３は、伝搬路推定値ｈ＾１（ｎ）〜ｈ＾４（ｎ）を用いて、交差部分Ｃの伝搬路推定値ｈ＾０（ｎ）を式（７）及び式（８）に従って算出する。

ステップＳ１０６において、第１補間部１５１は、伝搬路推定値ｈ＾０_１−４（ｎ）を式（９）に従って算出する。また、第２補間部１５２は、伝搬路推定値ｈ＾０_２−３（ｎ）を式（１０）に従って算出する。

ステップＳ１０７において、無線通信端末２００に割り当てられた全クラスタについてステップＳ１０４〜ステップＳ１０６の処理が完了したと判定された場合、ステップＳ１０８に処理が進む。一方、無線通信端末２００に割り当てられた全クラスタについてステップＳ１０４〜ステップＳ１０６の処理が完了していない場合、ステップＳ１０３に処理が戻り、次のクラスタについて処理が開始される。

ステップＳ１０８において、信号電力算出部１５５は、式（１１）に従って、信号電力＋準雑音電力を算出する。

ステップＳ１０９において、雑音電力算出部１５４は、式（１６）に従って、雑音電力Ｐ＾ｎを算出する。

ステップＳ１１０において、ＳＮＲ算出部１５６は、式（１７）に従って、ＳＮＲを算出する。

（４）作用・効果
本実施形態によれば、交差部分Ｃにおける伝搬路の特性が等しいことを利用して、雑音電力Ｐ＾ｎが算出される。つまり、無線信号ＲＳに雑音が含まれない場合、第１補間部１５１によって補間された伝搬路推定値ｈ＾０_１−４（ｎ）と、第２補間部１５２によって補間された伝搬路推定値ｈ＾０_２−３（ｎ）とは一致する。

このため、伝搬路の特性による無線信号ＲＳの変動分を除外して、雑音電力Ｐ＾ｎを算出することが可能となる。したがって、複数のパイロット信号が時間方向及び周波数方向に分散して配置される場合でも、雑音電力Ｐ＾ｎを精度良く算出可能な受信装置１０を提供することができる。

本実施形態によれば、受信装置１０は、ＬＳ法に基づき、パイロット信号Ｐ１、パイロット信号Ｐ２、パイロット信号Ｐ３及びパイロット信号Ｐ４を予め定められた参照信号と比較することによって、パイロット信号Ｐ１、パイロット信号Ｐ２、パイロット信号Ｐ３及びパイロット信号Ｐ４のそれぞれについて伝搬路推定値を算出する。

このような場合、算出された伝搬路推定値は伝搬路の特性及び雑音の影響の両方を反映しているが、上述したように、伝搬路の特性による無線信号ＲＳの変動分を除外して、雑音電力Ｐ＾ｎを算出することが可能である。

したがって、ＬＳ法のように演算量の少ないアルゴリズムによって算出された伝搬路推定値を用いる場合でも、精度良く雑音電力Ｐ＾ｎを算出することができる。すなわち、本実施形態によれば、複雑なアルゴリズムを使用する場合と比較して、受信装置１０の処理負荷を軽減することができる。

特に、ＯＦＤＭのような広帯域なシステムにおいては、高度な伝搬路推定および伝搬路等化を行おうとすると演算量が膨大になるため、伝搬路推定値の算出自体はなるべく簡易な方法が望ましい。

本実施形態によれば、受信装置１０は、交差部分Ｃの伝搬路推定値を補間し、補間された伝搬路推定値ｈ＾０（ｎ）と、算出された雑音電力Ｐ＾ｎとを用いて、無線信号ＲＳの信号電力を算出する。精度良く算出された雑音電力Ｐ＾ｎを用いて信号電力が算出されるため、信号電力をより正確に算出可能となる。

本実施形態によれば、受信装置１０は、算出された信号電力と算出された雑音電力Ｐ＾ｎとを用いて、無線信号ＲＳのＳＮＲを算出する。上記のように、信号電力及び雑音電力Ｐ＾ｎが精度良く算出されるので、ＳＮＲをより正確に算出可能となる。したがって、受信装置１０によって算出されたＳＮＲを用いて、動的チャネル割り当て及び適応変調がより効率的に実現可能となる。

（５）その他の実施形態
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。

上述した実施形態では、４つのパイロット信号Ｐ１〜Ｐ４がクラスタ（ｎ）の四隅に配置されていた。しかしながら、パイロット信号Ｐ１〜Ｐ４がクラスタ（ｎ）の四隅に配置される場合に限らず、図７に示すように、クラスタ（ｎ）内の任意の位置にパイロット信号Ｐ１〜Ｐ４が配置されていても良い。つまり、パイロット信号Ｐ１〜Ｐ４において、２つのパイロット信号を結ぶ線が交差すればよい。

さらに、クラスタ（ｎ）内のパイロット信号の数は４つに限らず、５つ以上であってもよい。また、無線通信端末２００に割り当てられるクラスタが１つのみであってもよい。

上述した実施形態では、ＯＦＤＭに従った無線通信を行う無線通信システム１について説明したが、ＯＦＤＭ以外のマルチキャリア方式に従って無線通信を行ってもよい。

上述した実施形態では、雑音電力算出部１５４が算出した雑音電力Ｐ＾ｎは、ＳＮＲの算出に使用されていたが、ＳＮＲの算出に限らず、雑音電力算出部１５４が算出した雑音電力Ｐ＾ｎをアダプティブアレイ制御やアンテナキャリブレーションなどに使用しても良い。

上述した実施形態では、伝搬路推定値ｈ＾０_１−４及びｈ＾０_２−３が１次線形補間によって算出されていたが、１次線形補間とは異なる補間手法を採用しても良い。

このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。

本発明の実施形態に係る無線通信システムの全体概略構成図である。 本発明の実施形態に係る無線通信システムに用いられる上りサブフレーム又は下りサブフレームの構成を示す概略フレーム構成図である。 本発明の実施形態に係る受信装置の機能ブロック構成図である。 本発明の実施形態に係るＳＮＲ推定部の機能ブロック構成図である。 本発明の実施形態に係る伝搬路推定値の算出処理及びＳＮＲの算出処理を説明するための概念図である。 本発明の実施形態に係る受信装置の動作を示すフローチャートである。 その他の実施形態に係るクラスタ構成図である。

符号の説明

１…無線通信システム、１０…受信装置、１００…無線基地局、１１０…Ｓ／Ｐ部、１２０…フーリエ変換部、１３０…伝搬路推定部、１４０…等化部、１５０…ＳＮＲ推定部、１５１…第１補間部、１５２…第２補間部、１５３…第３補間部、１５４…雑音電力算出部、１５５…信号電力算出部、１５６…ＳＮＲ算出部、１６０…Ｐ／Ｓ部、１７０…復調部、２００…無線通信端末

Claims (8)

1. 時間方向及び周波数方向に分散して配置された第１既知信号、第２既知信号、第３既知信号及び第４既知信号を有する無線信号を受信する受信装置であって、
   前記第１既知信号、前記第２既知信号、前記第３既知信号及び前記第４既知信号のそれぞれについて、前記無線信号の伝搬路の特性を推定した伝搬路推定情報を算出する推定情報算出部と、
   前記第１既知信号及び前記第４既知信号のそれぞれの伝搬路推定情報を用いて、前記第１既知信号及び前記第４既知信号を結ぶ線と、前記第２既知信号及び前記第３既知信号を結ぶ線とが交差する交差部分の伝搬路推定情報を補間する第１補間部と、
   前記第２既知信号及び前記第３既知信号のそれぞれの伝搬路推定情報を用いて、前記交差部分の伝搬路推定情報を補間する第２補間部と、
   前記第１補間部によって補間された伝搬路推定情報と、前記第２補間部によって補間された伝搬路推定情報との差分に基づいて、前記無線信号の雑音電力を算出する雑音電力算出部と
   を備える受信装置。
2. 前記無線信号に雑音が含まれない場合、前記第１補間部によって補間された伝搬路推定情報と、前記第２補間部によって補間された伝搬路推定情報とは一致する請求項１に記載の受信装置。
3. 前記推定情報算出部は、最小二乗法に基づき、前記第１既知信号、前記第２既知信号、前記第３既知信号及び前記第４既知信号を予め定められた参照信号と比較することによって、前記第１既知信号、前記第２既知信号、前記第３既知信号及び前記第４既知信号のそれぞれについて伝搬路推定情報を算出する請求項１に記載の受信装置。
4. 前記第１既知信号、前記第２既知信号、前記第３既知信号及び前記第４既知信号のそれぞれの伝搬路推定情報を用いて、前記交差部分の伝搬路推定情報を補間する第３補間部と、
   前記第３補間部によって補間された伝搬路推定情報と、前記雑音電力算出部によって算出された前記雑音電力とを用いて、前記無線信号の信号電力を算出する信号電力算出部と
   をさらに備える請求項１に記載の受信装置。
5. 前記信号電力算出部によって算出された前記信号電力と、前記雑音電力算出部によって算出された前記雑音電力とを用いて、前記無線信号の信号対雑音電力比を算出するＳＮＲ算出部をさらに備える請求項４に記載の受信装置。
6. 請求項１〜５のいずれかの受信装置を備える無線通信端末。
7. 請求項１〜５のいずれかの受信装置を備える無線基地局。
8. 時間方向及び周波数方向に分散して配置された第１既知信号、第２既知信号、第３既知信号及び第４既知信号を有する無線信号を受信する受信方法であって、
   前記第１既知信号、前記第２既知信号、前記第３既知信号及び前記第４既知信号のそれぞれについて、前記無線信号の伝搬路の特性を推定した伝搬路推定情報を算出するステップと、
   前記第１既知信号及び前記第４既知信号のそれぞれの伝搬路推定情報を用いて、前記第１既知信号及び前記第４既知信号を結ぶ線と、前記第２既知信号及び前記第３既知信号を結ぶ線とが交差する交差部分の伝搬路推定情報を補間するステップと、
   前記第２既知信号及び前記第３既知信号のそれぞれの伝搬路推定情報を用いて、前記交差部分の伝搬路推定情報を補間するステップと、
   前記第１既知信号及び前記第４既知信号のそれぞれの伝搬路推定情報を用いて補間された伝搬路推定情報と、前記第２既知信号及び前記第３既知信号のそれぞれの伝搬路推定情報を用いて補間された伝搬路推定情報との差分に基づいて、前記無線信号の雑音電力を算出するステップと
   を備える受信方法。

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